小学教科版（2024）5. 设计潜望镜获奖教案

这是一份小学教科版（2024）5. 设计潜望镜获奖教案，共10页。教案主要包含了教材分析，学情分析，核心素养分析，教学重点，教学难点，教具准备，教学过程等内容，欢迎下载使用。
本课是光的反射单元实践制作课，承接前几课光沿直线传播、平面镜反光基础知识点，属于光学知识工程实践应用。教材先介绍潜望镜国防、科研、生活多元用途，搭配古代《淮南万毕术》镜面反射史料，渗透传统文化；再设置真实使用场景任务，引导学生自主探究平面镜摆放角度、光路传播，自主选材、绘制设计图、动手制作潜望镜，实现 “理论原理 — 方案设计 — 动手制作 — 应用拓展” 完整探究链条，落实工程设计类科学课核心目标，让学生用光的反射知识解决真实观察问题。
二、学情分析
六年级学生已掌握两点基础：1. 光沿直线传播；2. 平面镜可以反射光线改变光路。学生生活中见过潜水艇、游戏潜望镜，对潜望镜充满好奇心，但存在认知难点：不清楚两块平面镜必须 45° 摆放的原理，无法自主梳理光路；动手设计时容易忽略通道尺寸、镜面固定细节；工程设计思维薄弱，不会规范填写设计记录单、完整规划制作方案。同时该年龄段动手能力较强，乐于小组合作实验、手工制作，适合任务驱动式探究课堂。
三、核心素养分析
科学观念
1. 知道光沿直线传播，平面镜能反射光线、改变光的传播路线；
2. 理解潜望镜工作原理：两块 45° 放置平面镜两次反射光线，实现隔墙、隔水面观察；
3. 了解我国古代早已利用镜面反射技术，知晓潜望镜在国防、生活、科研的广泛应用。
科学思维
1. 通过对比镜面不同摆放角度的观察效果，推理得出 45° 是最优角度，建立光路模型；
2. 结合使用场景分析材料优劣，建立工程设计 “需求 — 选材 — 结构” 逻辑思维；
3. 能绘制光路示意图、规范完成潜望镜设计图纸，模型化解释光学现象。
探究实践
1. 小组合作探究平面镜摆放角度，用手电筒验证光路通畅；
2. 根据使用场景自主选择纸盒、PVC 管、小平面镜等材料，使用剪刀、胶带完成潜望镜制作；
3. 完成作品后实地测试观察效果，针对视野模糊、看不见物体等问题迭代改进设计。
态度责任
1. 感受古代光学技术智慧，增强民族文化自信；
2. 体会光学发明对国防、生活、科研的价值，建立科学服务生活的意识；
3. 小组协作制作时养成严谨、耐心、主动修正缺陷的探究习惯。
四、教学重点
1. 掌握潜望镜工作原理，理解两块平面镜呈 45° 角摆放的原因；
2. 能独立完成潜望镜方案设计、规范填写设计记录单并动手制作。
五、教学难点
1. 推理分析平面镜 45° 摆放的光路逻辑，准确画出光的传播路线；
2. 根据不同使用场景优化潜望镜结构、合理选择适配材料。
六、教具准备
教师教具
多媒体课件、潜水艇潜望镜工作原理动画视频、古代铜镜水盆成像演示视频、成品潜望镜、可拆解 “之” 形通道教具、手电筒、平面镜、PVC 管、硬卡纸、剪刀、胶带。
学生分组材料
小方形平面镜、硬卡纸 / 纸筒、剪刀、双面胶、美工刀、直尺、记录单、手电筒。
七、教学过程
一、导入新课
教师活动：播放潜水艇潜望镜实景视频，提问：潜水艇藏在水下，士兵如何看清水面船只？出示教材鱼缸潜望镜图片，展示成品简易潜望镜，请一名学生上台隔着挡板观察对面文具，制造认知冲突：明明挡住视线，为什么还能看见物体？板书课题《设计潜望镜》。
学生活动：观看视频，上台体验潜望镜，大胆猜测潜望镜内部藏有反光装置。
设计意图：真实场景 + 动手体验激发好奇心，抛出核心问题，快速聚焦本课光学探究主题。
二、讲授新课（聚焦、探索、研讨、拓展四板块）
（一）聚焦
教师活动：出示教材任务板块，展示潜水、躲猫猫、检修下水道、观察金鱼 4 类使用场景，讲解潜望镜在国防、科研、生活中的用途；出示《淮南万毕术》史料图文，讲解 2000 多年前古人利用镜子 + 水盆实现远距离观察，点明古人早已掌握光的反射原理。提问：想要自制潜望镜，核心依靠什么光学知识？
学生活动：齐读教材文字，交流生活中见过的潜望镜场景，回顾旧知：平面镜能反射光线。
设计意图：明确本课制作任务，融合传统文化，建立 “潜望镜本质是利用光的反射” 核心认知。
（二）探索
教师活动：
1. 出示 “之” 形通道教具，抛出探究问题：通道拐弯，光无法直线穿过，怎样摆放平面镜才能让光线顺利通过？分发手电筒、平面镜，布置小组探究任务；
2. 巡视指导各组测试镜面 30°、45°、60° 不同角度，记录能否看清物体、手电筒光线能否贯通；
3. 组织学生梳理实验结论，板书关键结论，示范在图纸标注 45° 镜面、用箭头绘制光路；
4. 出示各类制作材料，引导学生结合使用场景选材：长期水下观察选防水 PVC 管，课堂临时观察选硬卡纸；讲解设计记录单填写规范，指导小组绘制带尺寸、材质标注的设计图。
学生活动：
5. 分组实验，变换平面镜角度，用手电筒测试光路，对比观察效果，记录实验现象；
6. 跟随教师学习光路绘制，在课本示意图标注镜面位置与角度；
7. 小组讨论确定潜望镜用途、材料、工具，合作完成潜望镜设计记录单与设计草图。
设计意图：以动手实验突破本课难点，自主推理 45° 镜面原理；落实工程设计完整流程，培养绘图、规划设计的探究能力。
（三）研讨
教师活动：抛出 3 个研讨问题，组织小组交流后全班汇报：①两块平面镜为什么要和通道管壁呈 45° 摆放？②光在潜望镜里经过几次反射？光路是怎样的？③如果制作观察鱼缸金鱼的潜望镜，该选什么材料、怎么调整结构？针对学生错误光路图、不合理选材进行纠正讲解。
学生活动：小组内交流实验结论，结合光路示意图解释 45° 摆放原因；分场景讨论材料选择，分享自己小组的设计方案，互相评价图纸优缺点。
设计意图：通过研讨内化光学原理，打通 “原理 — 设计 — 实际应用” 的逻辑，锻炼科学表达与思辨能力。
（四）拓展
教师活动：播放古代镜面反射复原演示视频，讲解古人简易潜望装置；介绍工业管道内窥镜、医用胃镜等同原理反光观察设备；布置课后拓展任务：完善小组设计图，利用家中废旧材料完成潜望镜制作，下节课带来展示测试。
学生活动：观看拓展视频，说一说生活中其他利用光反射的工具，记录课后制作需要准备的材料。
设计意图：打通古今、课堂与生活，拓展光学技术应用视野，延伸课后探究实践。
三、课堂练习
（一）选择题
1. 潜望镜依靠（ ）看清遮挡物后方物体
A. 光沿直线传播 B. 光的反射 C. 光的折射
答案：B
2. 自制潜望镜中，平面镜与筒壁最佳夹角是（ ）
A.30° B.45° C.90°
答案：B
3. 光在标准双镜潜望镜中会发生（ ）次反射
A.1 B.2 C.3
答案：B
（二）判断题
1. 潜望镜只能用于潜水艇观察海面。（×）
解析：生活、检修、科研场景都可使用。
2. 改变平面镜摆放角度，不会影响潜望镜观察效果。（×）
解析：只有 45° 才能顺利反射光线，其他角度视野受阻。
3. 我国汉代就有利用镜面反射观察四周的记载。（√）
（三）情境题
1. 小明想用硬卡纸做潜望镜观察鱼缸里的小鱼，请写出 2 种适合的制作材料和工具。
答案：材料：硬卡纸、小平面镜；工具：剪刀、双面胶、直尺。
2. 小红做好潜望镜后完全看不到物体，请分析一条可能的故障原因。
答案：平面镜没有 45° 摆放，光线无法完成两次反射。
3. 画出潜望镜内部简易光路，标注两块平面镜和光线箭头。
答案：上下两个拐角各放一块 45° 平面镜，外界光线先反射到下方镜面，再反射到上方镜面，最后进入人眼，箭头沿光线传播方向标注。
四、课堂小结
今天我们一起学习了潜望镜的设计与原理，知道潜望镜核心利用平面镜反射光线改变光路，两块平面镜必须和镜筒呈 45° 摆放，光线经过两次反射，我们就能避开遮挡看清物体。我们通过实验探究了镜面最佳角度，学习绘制规范的工程设计图，还了解到早在汉代古人就掌握了镜面反射技术。潜望镜不止用在潜水艇，生活检修、游戏观察都能用到。课后大家可以利用废旧纸筒、小镜子完成自己的潜望镜，在动手制作中巩固光的反射知识，感受光学科学给生活带来的便利。
五、板书设计
5. 设计潜望镜
一、原理：光的反射
两块平面镜 → 与筒壁呈 45°
光线：物体→下镜面→上镜面→人眼（两次反射）
二、用途：国防潜水、管道检修、生活观察、科研实验
三、设计制作流程
确定用途→选择材料工具→绘制设计图→动手制作→测试改进
四、文化拓展：《淮南万毕术》古代反光观察装置
六、教学反思
成功之处
1. 视频 + 实物体验导入效果极佳，学生快速建立学习兴趣，能主动提出关于光路、镜面的探究问题；
2. 分组实验探究镜面角度，学生自主对比得出 45° 最优结论，难点由学生自主推理，而非教师直接灌输，科学思维充分锻炼；
3. 融入古代光学史料，落实文化自信素养，学生能主动联系生活举例同类反光工具。
不足之处
1. 课堂探究时间有限，部分小组未完整完成设计记录单绘制，图纸光路标注存在较多错误；
2. 材料分发时未分层准备，动手能力弱的学生裁剪纸筒、固定镜面耗时过长；
3. 研讨环节发言集中在少数活跃学生，内向学生缺少表达机会。
教学建议
1. 课前提前分发空白设计草图，预留 5 分钟课后补充完善图纸；分层准备半成品纸筒，降低动手薄弱学生制作难度；
2. 研讨采用小组轮流发言制，每组指定记录发言人，保证全员参与表达；
3. 增加课后作品展示课，让学生测试自制潜望镜，现场修正视野模糊、无光路等故障，强化工程迭代思维；
4. 布置实践作业，让学生拍摄自制潜望镜使用视频，加深对光反射原理的理解。